Рыбалка и потепление морей вызывают изменения, влияющие на накопление токсичного металла в жировых тканях
Изменение климата и чрезмерный вылов рыбы могут препятствовать усилиям по сокращению накопления токсичной ртути в рыбе и моллюсках, которые в конечном итоге оказываются на наших тарелках. Выбросы ртути снижаются по всему миру. Но новые исследования показывают, что более теплые океанские воды и воздействие рыболовства на экосистемы могут изменить количество ртути, накапливаемой в морепродуктах.
Рыболовная практика повысила уровень метилртути в тканях атлантической трески (Gadus morhua ), выловленной в заливе Мэн, на целых 23 процентов за примерно 30-летний период, по оценкам исследователей. И это несмотря на снижение уровня ртути в атмосфере за тот же период времени, с 1970-х по 2000-е годы. Вывод основан на моделировании выбросов ртути, а также изменений экосистем, связанных с рыболовством. Это показывает, как диета трески, вызванная восстановлением когда-то переловленной сельди, играет важную роль в определении того, сколько ртути накапливается в рыбе, сообщает команда в Интернете 7 августа в Nature..
Ученые также смоделировали воздействие нагревания морской воды на биоаккумуляцию ртути, включая изменение выбросов и температуры, а также накопление ртути, измеренное у атлантического голубого тунца в заливе Мэн с 1969 года. Эти модели показывают, что повышение температуры морской воды может быть причиной 56-процентного увеличения концентрации метилртути, обнаруженной в атлантическом голубом тунце (Thunnus thynnus) в заливе Мэн.
«Это действительно первое исследование, в котором одновременно изучается мигрирующая морская рыба и потенциальное воздействие температуры и перелова», - говорит соавтор исследования Элси Сандерленд, химик-эколог из Гарвардского университета. Ученые давно предполагали, что когда дело доходит до накопления ртути в морепродуктах, единственный фактор, который имеет значение, это то, сколько ртути попадает в небо, говорит она.
Горячий дубль
Моделирование показывает, что уровень метилртути в морской воде залива Мэн снизился с 1970-х годов благодаря усилению регулирования выбросов угольных электростанций (ниже).
Метилртуть в морской воде залива Мэн
Но измеренная температура морской воды повышается по всему миру, и воды в заливе Мэн нагреваются особенно быстро по сравнению со среднемировым значением (ниже).
Отклонение температуры залива Мэн от среднемирового значения
Эти эффекты влияют на то, сколько ртути накапливается в атлантическом голубом тунце, пойманном в этом регионе, как показывает моделирование (ниже). Если рассматривать только выбросы, уровни содержания ртути в тунце должны следовать пунктирной линии - сначала повышаться после 1970-х годов, а затем снижаться. Но новое исследование показывает, что уровни содержания ртути в тунце зависят как от выбросов, так и от температуры воды (сплошная линия), причем ранний пик связан с выбросами, а затем примерно с 2000 года наблюдается устойчивый рост, что соответствует повышению температуры морской воды.
Влияние уровня ртути и температуры воды на тунца
Выбросы имеют значение, но это только одна часть головоломки. Выбросы ртути в виде неорганической ртути могут происходить как в результате деятельности человека, такой как сжигание угля, так и в результате природных источников, таких как вулканы. В конце концов, эта ртуть выпадает обратно на поверхность Земли. Затем микроорганизмы превращают ртуть в органическую форму, называемую метилртутью, которая может прикрепляться к органическим веществам. Когда крошечные существа потребляют эту материю, металл накапливается в их жировых тканях. И так далее по пищевой цепочке: по мере того, как все более крупные животные едят пищу, богатую метилртутью, все больше и больше металла накапливается в организме хищников.
В океанах этот токсичный путь может перейти от зоопланктона к мелкой рыбе и ракообразным, затем к более крупной рыбе и, наконец, к людям. Это накопление может быть смертельным: отравление метилртутью может повредить центральную нервную и пищеварительную системы, вызывая когнитивные нарушения, почечную недостаточность и смерть.
Хорошей новостью является то, что выбросы больше не растут. С 1990 по 2010 год выбросы ртути в результате деятельности человека сократились с 2 890 мегаграммов в год до 2 280 мегаграммов в год. Выбросы, особенно из Европейского союза и Соединенных Штатов, продолжают снижаться, согласно глобальной оценке Программы ООН по окружающей среде. Глобальный договор 2017 года о сокращении выбросов может еще больше снизить эти цифры.
В Соединенных Штатах выбросы ртути от угольных электростанций сократились с примерно 41 700 кг в 2006 году до примерно 6 300 кг в 2016 году, т.е. на 85 процентов. По словам Сандерленда, это снижение является прямым результатом государственного регулирования выбросов, а затем и федерального стандарта 2011 года.
Но, что удивительно, это не привело к прямому уменьшению содержания ртути в рыбе. Ученые обнаружили, что у некоторых рыб в заливе Мэн, таких как атлантическая треска, со временем в тканях увеличивается содержание ртути. У других, в том числе у колючей акантии (Squalus acanthias), наблюдалось снижение.
Чтобы попытаться разгадать эту загадку, биогеохимик Амина Шартуп из Океанографического института Скриппса в Ла-Хойя, Калифорния, и ее коллеги более внимательно изучили экосистему залива Мэн. Этот район имеет долгую историю тщательного изучения, как исторический район рыболовства, так и горячая точка глобального потепления. Температура морской воды здесь растет быстрее всех в мире.
Команда изучила уровни метилртути в морской воде, отложениях и во всей экосистеме. Исследователи также хотели сравнить эти данные с изменениями в рационе атлантической трески и акулы с течением времени. Для этого команда проанализировала содержимое желудков двух видов за 1970-е и 2000-е годы, используя обширные записи Национального управления океанических и атмосферных исследований США о рыбных запасах в регионе.
Исследователи обнаружили, что Ртутные различия между двумя видами рыб были напрямую связаны с изменениями в рационе, вызванными рыболовными привычками людей. И треска, и акула предпочитают есть сельдь, но в 1970-х годах популяция сельди в регионе резко сократилась из-за перелова. Таким образом, треска превратилась в более мелкую сельдь, в которой относительно более низкий уровень ртути, а акула превратилась в кальмара с высоким содержанием ртути. Но затем сельдь вернулась в меню, поскольку ее популяция восстановилась после 1970-х годов. Собаки съели меньше кальмаров, а рост их ртути замедлился. С другой стороны, в треске наблюдалось более резкое увеличение накопления ртути.
Температура морской воды в заливе Мэн также может изменить накопление ртути. Используя расчеты расхода энергии, роста и потребления добычи атлантическим голубым тунцом, исследователи оценили, насколько потепление воды увеличивает активность рыбы. Ученые предполагают, что более активные рыбы потребляют больше пищи и накапливают больше ртути, что может объяснить более высокие, чем ожидалось, уровни ртути, измеренные в рыбе, с учетом снижения выбросов.
В дальнейшем команда планирует расширить эти симуляции за пределы залива Мэн, говорит Сандерленд. «Это действительно цель», - говорит она. «Чтобы понять меняющееся воздействие на все эти экосистемы».
William Cheung, морской эколог из Университета Британской Колумбии в Ванкувере, говорит, что еще одним шагом будет увязка этих результатов с общественным здравоохранением и создание прогнозов безопасности морепродуктов в будущем. «Это действительно важная часть работы, - говорит он. «Исторически мы рассматривали эти проблемы только по отдельности: изменение климата, чрезмерный вылов рыбы, загрязнение… Возможно, мы недооцениваем уровень риска и последствий».
Но усилия по прогнозированию этих рисков в будущем усложняются из-за некоторой неопределенности в отношении будущих выбросов ртути, особенно в Соединенных Штатах. В декабре 2018 года Агентство по охране окружающей среды предложило ослабить свои правила в отношении ртути, предположив, что они больше не являются «уместными или необходимыми».”
Тем не менее, эти правила «являются огромным успехом в области защиты окружающей среды», - говорит Сандерленд. По ее словам, отмена этих правил может свести на нет многое из того хорошего, что они сделали. «Без них ситуация была бы намного хуже».